靜電紡TiO2-PSf制備正滲透復合膜及其性能研究.pdf

1、正滲透（Forward osmosi，FO）技術作為一種新型的膜處理技術，以膜兩側的滲透壓差為驅動力，在污水處理與海水淡化領域有越來越多的應用。然而，目前商業(yè)正滲透膜水通量較低，阻礙了FO技術的應用與發(fā)展。因此，研究高水通量，濃差極化現象弱，抗污染能力強的新型高性能正滲透復合膜成為研究的熱點。
　　本文選用聚砜（Polysulfone，PSf）為膜材料，加入二氧化鈦納米顆粒，用靜電紡絲技術制備TiO2/PSf正滲透納米復合膜。以P

2、Sf為紡絲液，對紡絲液濃度、N-N二甲基甲酰胺（DMF）與N-甲基-2-吡咯烷酮（NMP）、紡絲電壓、紡絲液推進速度四個因素進行優(yōu)化。在優(yōu)化條件下制備TiO2/PSf復合支撐層，并研究不同TiO2含量對所制備正滲透納米復合膜的影響。在此基礎上，以城市污水廠二沉池出水為原料液，對所制備正滲透納米復合膜的性能進行研究。主要的研究結果如下：
　　（1）經單因素優(yōu)化實驗，確定制備PSf支撐層的最優(yōu)條件為：PSf濃度為20wt％，NMP/D

3、MF為3/7，紡絲電壓為25kV，紡絲液推進速度為1mL/h。該條件所得到的PSf纖維光滑均勻無瑕疵；具有較高的孔隙率與較小的孔徑；其孔隙率與平均孔徑分別為75.7%和1.34μm；所制備正滲透膜的平均水通量為42.13 L/m2h。
　　（2）研究TiO2納米顆粒對TiO2/PSf復合支撐層結構的影響發(fā)現，所得的支撐層厚度和平均孔徑隨著TiO2添加量的增加；所制備TiO2/PSf纖維層的拉伸強度隨著TiO2添加量而逐漸降低，選用

4、PET無紡布作為TiO2/PSf復合纖維承載，有效提高支撐層的機械性能；通過水接觸角測試，發(fā)現支撐層的親水性能隨著TiO2添加量的增加。當TiO2納米顆粒的添加量為0.25wt%時，可得到TiO2均勻分散且直徑均勻的TiO2/PSf復合纖維。通過掃描電鏡與紅外光譜分析，發(fā)現TiO2不同含量的TiO2/PSf支撐層均可在其表面致密完善的聚酰胺活性層。
　?。?）通過在AL–FS模式和AL–DS模式下測試正滲透納米復合膜的水通量，發(fā)現

5、在PSf中添加TiO2納米顆粒能夠有效提高正滲透膜的水通量；通過對 Js/Jw值進行分析，TFN0.25＜TFC＜TFN0.5＜TFN0.75，確定當TiO2的添加量為0.25wt%為最優(yōu)的添加量。通過對TFN0.25膜與三種商業(yè)膜（CTA-ES、TFC-ES、CTA-NW）對比，經測試TFN0.25水通量為商業(yè)膜的水通量4倍，并且TFN的Js/Jw值低于商業(yè)膜。
　?。?）對城市污水廠二沉池出水進行深度處理，選取其為正滲透過程的

6、原料液，對所制備TFN膜運行10h，正滲透膜仍具有較強的完整性，并且水通量仍高于30L/m2 h；經SEM測試，未發(fā)現正滲透膜活性層與PET支撐層有明顯的污染結垢現象，僅存在NaCl結晶體，膜污染現象較弱；TFN0.25膜對TN、TP、TOC的截留效果分別可達到78.6%，75.3%和84.2%；TFN膜對四環(huán)素、四環(huán)素耐藥菌及總菌的截留效果分別可達到76.7%，92.4%和94.3%。
　?。?）通過對原料液與汲取液進行三維熒光